한국과학기술연구원(KIST)이 배터리 전해질로 물을 사용하는 수계 이차 전지의 안정성을 높이는 기술을 개발했다.

KIST는 에너지저장연구센터 오시형 책임연구원팀이 수계 이차 전지의 압력 상승 문제와 전해질 고갈 현상에 대처하는 ‘자기 조절’ 기술을 개발했다고 19일 밝혔다.

배터리의 핵심소재인 전해질에 물을 사용하는 수계 이차 전지는 기존 리튬 이차 전지보다 배터리 성능은 조금 낮지만, 원료 가격이 10배 이상 저렴하다.

그러나 물이 전기에 의해 분해되면서 수소가스가 발생해 압력이 상승하고, 전해질이 고갈되는 현상이 일어나 상용화에 어려움이 있었다.

이를 위한 기존 해결 방식은 금속 음극과 전해질 사이 접촉을 줄여 수소 발생을 억제하는 것이었으나, 이마저도 완전하지 않아 장기간 사용 시 폭발 위험이 있었다.

한국과학기술연구원(KIST)이 개발한 수계 이차 전지의 '자기 조절' 기술 [KIST 제공]

수계 이차 전지의 문제를 해결하기 위해 연구팀은 새로 개발한 이산화망간과 팔라듐 복합촉매를 전지에 추가하여 수소를 다시 물로 전환하는 자기 조절 기능을 개발했다.

이산화망간은 일반적 상황에서는 수소와 반응하지 않지만, 팔라듐이 존재하면 스스로 수소를 흡수해 물로 전환한다.

연구팀은 해당 방식의 수계 이차 전지는 내부 압력이 대기압의 10% 수준으로 유지할 수 있었고, 전해질 고갈 현상도 나타나지 않았다고 전했다.

한국과학기술연구원(KIST) 로고 [자료=KIST]

오시형 책임연구원은 “위험 요소가 발생하면 내부에 설치된 안전 메커니즘에 의해 저절로 통제할 수 있도록 전지를 설계했다”라고 말했다.

이어 "수소 가스의 누출이 큰 위험 요인이 될 수 있는 다양한 산업 현장에서 안전을 지킬 수 있을 것"이라고 강조했다.

KIST는 해당 기술이 상용화되면 수계 이차 전지의 생산을 통해 배터리의 가격 절감이 가능할 것이라고 예상했다.